原标题：【诺奖时间】基因“砍魔”与乳腺癌莫名的缘分
2020年诺贝尔化学奖授予Jennifer Doudna和Emmanuelle Charpentier两名科学家，表彰了发明CRISPR-Cas9的基因修饰方法。 CRISPR-Cas9已经广泛应用于细胞培养和操纵动植物基因编辑，包括肿瘤的研究和治疗。 这个基因的“砍魔”技术和乳腺癌之间也有很多“莫名其妙的缘分”。
Emmanuelle Charpentier (左)和Jennifer Doudna (右)
“同源重组”打开基因编辑的潘多拉盒子
CRISPR-Cas9是继锌指内切酶(ZFN )和类转录激活因子效应核酸酶(TALEN )之后的第三代基因编辑技术，主要由Cas9蛋白和单链前导RNA(sgRNA )组成，其中CA
诺贝尔奖之所以授予两名女科学家，是因为这是第一次在体外证明使用Cas9的CRISPR系统可以切断任意DNA链。 但是，在CRISPR-Cas9的“砍魔”技术的背后，人们没有忘记其他科学家的一些开创性工作，例如奠定基因编码技术基础的“同源重组”研究。
上世纪90年代，另一位女科学家Maria Jasin发现BRAC1/2变异与遗传性乳腺癌有很强的相关性，BRCA基因参与了DNA同源重组的DNA修复，加深了人们对DNA修复机制的理解。 现在，利用“合成致死”原理的PARP抑制剂被广泛用于具有BRCA变异的乳腺癌治疗。
Jasin在研究同源重组的过程中，用限制性内切酶(I-SceI )完成DNA切断，发现细胞基因组发生了变化。 她的工作表明，基因组中的DNA双链断裂适用染色体外模板，可以通过同源重组修复，这为现在的CRISPR-Cas9等基因组编辑方法奠定了基础。
基因“刽子手”在肿瘤领域的应用
CRISPR/Cas9具有操作简单、特异性强、效率高等优点，可以利用它编辑细胞基因组，探索肿瘤的发生、发展和转移机制。 另外，还可以通过修复引起肿瘤的基因变异或敲除特定的蛋白质分子来实现肿瘤的治疗。
建立动物模型——传统肿瘤动物模型利用同源重组技术对胚胎干细胞(ES )进行基因编辑，获得基因敲除动物的时间长，饲养成本高。 CRISPR/Cas9不需要建立复杂的ES细胞系，大大简化了动物模型的建立。 基因编辑的先驱科学家张峰已经通过CRISPR/Cas9建立了小鼠肝癌、肺癌模型。
肿瘤机制研究——离体细胞培养对研究肿瘤发病机制不可或缺。 CRISPR/Cas9可以更简单和迅速地得到肿瘤细胞系。 另外，CRISPR/Cas9可以筛选、修饰规模化基因，找到有价值的病原基因、耐药基因或治疗目标。
基因修复和基因敲除——原癌基因的激活和抑癌基因的沉默会导致肿瘤的发生。 CRISPR/Cas9基因敲除和修复抑癌基因提供了新的肿瘤治疗思路。 另外，CRISPR/Cas9通过对肿瘤患者的t细胞进行基因修饰，可以打破机体的免疫耐受，提高CAR-T的制备率和功能，增强对免疫检查点抑制剂的免疫原性。
基因“刽子手”在乳腺癌领域的应用
科学家在研究乳腺癌的过程中发现了“同源重组”，为后来的基因编码技术奠定了重要基础。 今天，CRISPR/Cas9在乳腺癌领域也同样有很多应用，几乎和上述应用一样没有出现在右边。 这里用三个例子简单地理解一下。
乳腺癌模型的建立——浸润性小叶癌(ILCs )在乳腺癌中比较少见，占8-14%，其特征是非粘连上皮细胞以单列形式侵犯邻近组织，伴有大量成纤维细胞和胶原沉积。 许多人ILCs失去细胞粘附蛋白E-cadherin。 利用CRISPR/Cas9向小鼠局部注射Cre重组酶，诱导E-cadherin失活和AKT-E17K活化，可形成典型的侵袭性小叶癌。
乳腺癌治疗的靶——HER2外显子是乳腺癌的驱动因素之一，乳腺癌细胞有多个拷贝。 HER2外显子12的框移位变异引起HER2显性阴性变异表型，这种变化抑制HER2下游信号的MAPK/ERK轴和癌细胞的增殖。 CRISPR/Cas9不完全靶可能是癌基因显性阴性突变体的潜在治疗靶。
乳腺癌耐药基因——PARP抑制剂已在临床上应用于BRCA变异乳腺癌的治疗。 有些患者最初表现出改善，但最终会发生药物抵抗和疾病进展。 CRISPR/Cas9技术表明，BRCA1基因的种系变异被体细胞选择性切断，带来对抗癌治疗的耐药性。
结语
在乳腺癌的研究过程中，利用“同源重组”的原理开发了PARP抑制剂等新的靶向药。 同时，“同源重组”为基因编码技术提供了理论基础。 目前，CRISPR/Cas9技术在乳腺癌和其他肿瘤领域显示出很大的应用潜力。 但是，需要明确认识到，该技术中存在很多未解决的问题，如脱靶效果、适用于人体时的伦理问题、安全性问题等。 我希望在科学家的不懈努力下，CRISPR/Cas9能早日帮助人类克服癌症。
